基于BIM的预制装配式市政道路卧石施工建造方法 |
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| 申请号 | CN202410216017.4 | 申请日 | 2024-02-27 | 公开(公告)号 | CN117926661A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 中交二航局第一工程有限公司; 中交第二航务工程局有限公司; | 发明人 | 刘威扬; 胡才好; 许剡平; 崔成华; 张杰; 刘运喆; 宋欣然; 张少飞; 杨高阳; 杨肇秋; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种基于BIM的预制装配式市政道路卧石施工建造方法，包括以下步骤：准备阶段；建立BIM模型；建立沿线市政道路的 基础 信息；卧石编号和模拟拼装；预制装配式卧石生产；现场 定位 与拼装； 质量 检测与验收；维护与数据管理。本发明通过利用BIM技术的优势，结合生产预制装配的方式，提高了施工效率，优化了施工方法以及卧石排布工艺，减少了二次清理和 混凝土 残留影响美观的问题，同时确保施工进度满足市政道路建设的需要。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于BIM的预制装配式市政道路卧石施工建造方法，其特征是：包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 基于BIM的预制装配式市政道路卧石施工建造方法技术领域[0001] 本发明涉及建筑施工领域，尤其是涉及一种基于BIM的预制装配式市政道路卧石施工建造方法。 背景技术[0003] 市政道路的建设是城市基础设施的重要组成部分，而道路卧石作为市政道路的关键组成部分，其施工方法对于道路的质量和美观性具有重要影响。传统的卧石施工方法采用现场浇筑混凝土的方式，需要经过挂线、施钢模、浇筑、振动、抹光、养护和切缝等多种工艺流程。这种施工方法存在一些不足之处，例如排布不美观、混凝土残留导致二次清理困难，以及市政道路点多线长面广导致的施工进度问题。 发明内容[0004] 本发明的主要目的在于提供一种基于BIM的预制装配式市政道路卧石施工建造方法，解决传统的卧石施工的施工效率低、排布不美观的问题，避免了混凝土残留导致二次清理困难的问题。 [0005] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于BIM的预制装配式市政道路卧石施工建造方法，包括以下步骤： [0006] S1、准备阶段：确定施工区域，并做好现场勘测和测量工作，收集沿线市政道路的基础信息，并根据项目需求，确定卧石基本参数； [0008] S3、建立沿线市政道路的基础信息：通过测量实际工程的道路标高以及道路沿线坡度，建立模型的高程信息，并根据高程信息对卧石的BIM三维模型进行优化并导入坐标信息； [0009] S4、卧石编号和模拟拼装：根据BIM模型中的卧石信息，将其分为不同的编号，并在模型中绘制沿线卧石的位置和形状，同时，将监测设备布置在关键部位和薄弱环节，并将这些设备的相关信息添加到BIM模型中； [0010] S5、预制装配式卧石生产：将BIM模型中的数据导出为通用格式，移交给预制生产厂家进行数字化生产处理，在每块卧石内部设置嵌入式芯片，卧石表面也设置标识编号； [0011] S6、现场定位与拼装：在施工现场，根据BIM模型中的卧石排布信息、卧石表面的标识和路缘石，对预制好的卧石进行定位组合拼装，同时，对拼接缝进行找平处理，以保证路面平整度根据设计要求，这个过程中，实时采集传感器数据，并将其导入到安全质量检测系统中，对数据进行实时分析，预测卧石变形和应力情况； [0012] S7、质量检测与验收：在卧石安装完成后，需要对其进行质量检查和验收； [0013] S8、维护与数据管理：在使用过程中，定期对预制装配式卧石进行维护和管理；利用BIM技术，对整个施工过程的数据进行管理和记录，便于后期维护和管理工作的开展，持续收集传感器获取的实时数据，以便对卧石的使用状况进行实时监控和维护。 [0014] 优选方案中，所述步骤S1中，具体包括以下步骤： [0015] S11、确定施工区域：根据项目需求和设计要求，确定需要进行卧石施工的区域范围； [0016] S12、现场勘测和测量工作：对施工区域进行详细的勘测和测量，包括道路的宽度、长度、标高信息，并记录相关数据； [0017] S13、收集沿线市政道路的基础信息：了解沿线市政道路的基本情况，包括道路的类型、材料、结构，以便在后续步骤中进行卧石的设计和施工； [0018] S14、确定卧石基本参数：根据项目需求和设计要求，确定卧石的基本参数，包括卧石的尺寸、形状、材料。 [0019] 优选方案中，所述步骤S2中，模型包含卧石的基础参数、材料属性、连接方式，模型还包括与卧石相关的其他构件的模型，以便进行整体协同设计，其他构件包括地基、支座。 [0020] 优选方案中，所述步骤S4中，具体步骤如下： [0021] S41、根据BIM模型中的卧石信息，将其分为不同的编号：可以根据卧石的类型、位置或其他特征进行编号，以便后续的施工和管理； [0022] S42、在BIM模型中绘制沿线卧石的位置和形状:根据设计要求和现场勘测结果，确定每个卧石的具体位置和形状，并在BIM模型中进行绘制； [0024] S44、将监测设备的相关信息添加到BIM模型中：在BIM软件中，为每个监测设备创建相应的模型元素，并记录其详细信息，包括型号、安装位置、测量范围，方便后续的监测数据集成和管理。 [0025] 优选方案中，所述步骤S4中，所述监测设备为无源传感器，包括位移传感器、倾角传感器。 [0026] 优选方案中，所述步骤S41中，所述在BIM模型中进行绘制，可以使用BIM软件提供的绘图工具或导入CAD图纸进行绘制。 [0027] 优选方案中，所述步骤S5中所述芯片记录卧石的负责人、出厂编号信息，卧石表面标识为刻印或粘贴标签，上面标明出厂编号信息、负责人信息以及卧石排布的顺序序号。 [0028] 优选方案中，所述步骤S6中，所述传感器数据包括支撑架体的立杆倾角、位移、轴压力，实时采集传感器数据，并将其导入到安全质量检测系统中，利用长短期记忆网络模型，即LSTM算法对变形量和应力大小进行实时预测。 [0029] 优选方案中，所述步骤S7中，可以利用BIM模型中的信息，结合检测设备获取的实时数据，对卧石的尺寸、形状、连接方式进行检查，确保其满足设计要求。 [0030] 本发明提供了一种基于BIM的预制装配式市政道路卧石施工建造方法，通过BIM与工厂预制相结合，将BIM技术与数字化生产相结合，通过施工模拟建立市政道路中卧石排布，通过建立标高长度宽度坡度等模型数据信息，将卧石的信息导入数字化生产设备，并对卧石进行自动排布编号，从而节约了人工排布和数据录入工作，通过这种方式方法，在工厂养护完毕分批次送至施工现场，施工现场只需要进行定位组合拼装对拼接缝进行找平处理即可，从而提高市政道路施工质量，降低对技术工人的依赖，提高生产效率，提高材料利用率，有效控制成本，有效建立安全文明施工，通过BIM技术加预制装配式技术可大大缩短市政道路施工周期，减少了工人工作强度。附图说明 [0031] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明： [0032] 图1是本发明的方法实施步骤流程图； [0033] 图2是本发明实施例中卧石结构图； [0034] 图3是本发明实施例中卧石施工完成后的道路结构图； [0035] 图4是本发明实施例中卧石施工完成后的道路示意图。 [0036] 图中：卧石1；标识101；路缘石2；路面3。 具体实施方式[0037] 实施例1 [0038] 如图1～4所示，一种基于BIM的预制装配式市政道路卧石施工建造方法，包括以下步骤： [0039] S1、准备阶段：确定施工区域，并做好现场勘测和测量工作，收集沿线市政道路的基础信息，并根据项目需求，确定卧石1基本参数； [0040] S2、建立BIM模型：使用BIM软件根据市政道路工程设计图纸，创建卧石1的BIM三维模型； [0041] S3、建立沿线市政道路的基础信息：通过测量实际工程的道路标高以及道路沿线坡度，建立模型的高程信息，并根据高程信息对卧石1的BIM三维模型进行优化并导入坐标信息； [0042] S4、卧石编号和模拟拼装：根据BIM模型中的卧石1信息，将其分为不同的编号，并在模型中绘制沿线卧石1的位置和形状，同时，将监测设备布置在关键部位和薄弱环节，并将这些设备的相关信息添加到BIM模型中； [0043] S5、预制装配式卧石生产：将BIM模型中的数据导出为通用格式，移交给预制生产厂家进行数字化生产处理，在每块卧石1内部设置嵌入式芯片，卧石1表面也设置标识编号101； [0044] S6、现场定位与拼装：在施工现场，根据BIM模型中的卧石1排布信息、卧石1表面的标识101和路缘石2，对预制好的卧石1进行定位组合拼装，同时，对拼接缝进行找平处理，以保证路面3平整度根据设计要求，这个过程中，实时采集传感器数据，并将其导入到安全质量检测系统中，对数据进行实时分析，预测卧石变形和应力情况； [0045] S7、质量检测与验收：在卧石1安装完成后，需要对其进行质量检查和验收； [0046] S8、维护与数据管理：在使用过程中，定期对预制装配式卧石1进行维护和管理；利用BIM技术，对整个施工过程的数据进行管理和记录，便于后期维护和管理工作的开展，持续收集传感器获取的实时数据，以便对卧石1的使用状况进行实时监控和维护。 [0047] 优选方案中，所述步骤S1中，具体包括以下步骤： [0048] S11、确定施工区域：根据项目需求和设计要求，确定需要进行卧石1施工的区域范围； [0049] S12、现场勘测和测量工作：对施工区域进行详细的勘测和测量，包括道路的宽度、长度、标高信息，并记录相关数据； [0050] S13、收集沿线市政道路的基础信息：了解沿线市政道路的基本情况，包括道路的类型、材料、结构，以便在后续步骤中进行卧石1的设计和施工； [0051] S14、确定卧石基本参数：根据项目需求和设计要求，确定卧石1的基本参数，包括卧石1的尺寸、形状、材料。 [0052] 通过确定施工区域，可以确保所有相关人员明确工作的具体内容和范围，详细了解基础数据，沿线市政道路的基础信息为后续的设计和施工提供了详细的数据支撑。 [0053] 优选方案中，所述步骤S2中，模型包含卧石1的基础参数、材料属性、连接方式，模型还包括与卧石1相关的其他构件的模型，以便进行整体协同设计，其他构件包括地基、支座。 [0054] 通过BIM模型的可视化设计，提供了卧石的三维可视化，便于设计和审查，提高沟通效率，各方可以更直观地理解和讨论设计。 [0055] 优选方案中，所述步骤S4中，具体步骤如下： [0056] S41、根据BIM模型中的卧石1信息，将其分为不同的编号：可以根据卧石1的类型、位置或其他特征进行编号，以便后续的施工和管理； [0057] S42、在BIM模型中绘制沿线卧石1的位置和形状:根据设计要求和现场勘测结果，确定每个卧石1的具体位置和形状，并在BIM模型中进行绘制； [0058] S43、布置监测设备：根据设计要求和工程需要，确定关键部位和薄弱环节，并将位移传感器、倾角传感器等监测设备布置在这些位置上，这些设备可以用于实时监测卧石1的变形和应力情况； [0059] S44、将监测设备的相关信息添加到BIM模型中：在BIM软件中，为每个监测设备创建相应的模型元素，并记录其详细信息，包括型号、安装位置、测量范围，方便后续的监测数据集成和管理。 [0060] 对卧石进行编号和模拟安装，提高了施工效率，使现场施工更为有序，并且可以在模型中布置的过程中，提前发现和解决潜在问题。 [0061] 优选方案中，所述步骤S4中，所述监测设备为无源传感器，包括位移传感器、倾角传感器。 [0062] 采用无源传感器，不需要外部电源供电，因此避免了因电源故障或电缆损坏而导致的传感器失效问题，且具有长期稳定性；通过传感器，可以实时监测卧石的位置、姿态、变形等参数，为施工提供及时、准确的数据支持，也可以通过长期收集传感器的数据，可以对卧石的使用性能进行评估，预测其寿命和维修需求，为后续的维护管理提供决策依据。 [0063] 优选方案中，所述步骤S41中，所述在BIM模型中进行绘制，可以使用BIM软件提供的绘图工具或导入CAD图纸进行绘制。 [0064] 优选方案中，所述步骤S5中所述芯片记录卧石1的负责人、出厂编号信息，卧石1表面标识101为刻印或粘贴标签，上面标明出厂编号信息、负责人信息以及卧石1排布的顺序序号。 [0065] 采用芯片记录卧石1的负责人、出厂编号信息放置于卧石内部，可以避免因长时间磨损导致信息丢失的问题，并且卧石1表面标识101为刻印或粘贴标签，可以方便工人安装，提高了生产效率，此外，预制生产方式减少了现场加工的时间，成本数字化的生产处理方式可以确保卧石1的质量和准确性。 [0066] 优选方案中，所述步骤S6中，所述传感器数据包括支撑架体的立杆倾角、位移、轴压力，实时采集传感器数据，并将其导入到安全质量检测系统中，利用长短期记忆网络模型，即LSTM算法对变形量和应力大小进行实时预测。 [0067] 获取卧石的支撑架体的立杆倾角、位移和轴压力可以确保施工的安全性和稳定性，并长期监控卧石的状态。 [0068] 建立深度学习的LSTM算法模型： [0069] 步骤1、对传感器数据进行预处理，包括序列化、归一化、窗口化。 [0070] 序列化：将传感器数据转换为时间序列格式； [0071] 归一化：利用Norm函数将数据进行归一化，统一在0到1的范围内； [0072] 窗口化：创建滑动窗口来提取特征序列。 [0073] 步骤2、模型构建。 [0074] 初始化：设置LSTM单元的权重矩阵Wf，Wi，WC，WO和偏置向量bf，bi，bC，bO，其中，权重矩阵和偏置向量通常在模型初始化时随机生成，并且在训练过程中通过反向传播算法进行调整； [0075] 遗忘门：计算遗忘门的值ft，决定哪些信息需要保留或丢弃，具体公式如下： [0076] ft＝σ(Wf·[ht‑1，xt]+bf) (1) [0077] 其中，ht‑1是前一个时间步的隐藏状态，xt是当前时间步的输入，σ是sigmoid激活函数； [0078] 输入门：计算输入门的值it，控制新信息的流入，具体公式如下： [0079] it＝σ(Wi·[ht‑1，xt]+bi) (2) [0080] 候选值：计算候选值 即，为基于当前输入和前一个隐藏状态的新记忆内容，具体公式如下： [0081] [0082] 其中，tanh是双曲正切激活函数； [0083] 更新状态：根据遗忘门和输入门的值更新单元状态Ct，具体公式如下： [0084] [0085] 其中，Ct‑1前一时间步的单元状态； [0086] 输出门：计算输出门的值ot，控制隐藏状态的信息输出，具体公式如下： [0087] ot＝σ(WO·[ht‑1，xt]+bO) (5) [0088] 隐藏状态：计算隐藏状态ht，这是最终的输出，用于下一个时间步的输入，具体公式如下： [0089] ht＝ot*tan t(Ct) (6) [0090] 步骤3、模型评估。 [0091] 验证集：在独立的验证集上评估模型性能； [0092] 指标：使用RMSE、MAE或其他相关指标来评估模型。 [0093] 步骤4、模型应用。 [0094] 实时预测：将训练好的模型部署到安全质量检测系统中，实时接收传感器数据并进行预测； [0095] 结果解释：将预测结果转换为实际的物理量，即，变形量和应力大小。 [0096] 优选方案中，所述步骤S7中，可以利用BIM模型中的信息，结合检测设备获取的实时数据，对卧石1的尺寸、形状、连接方式进行检查，确保其满足设计要求。 [0097] 上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。 |
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